基于脂肪前体细胞与肌肉干细胞共分化条件优化的细胞培养肉生产研究

《Journal of Future Foods》：Production of cell cultured meat based on the optimization of the co-differentiation conditions of adipose precursor cells and muscle stem cells

本研究针对细胞培养肉(CCM)风味不佳和安全性问题，通过优化脂肪前体细胞(APCs)分化培养基（添加大豆油和Asc-2P）及肌肉干细胞(MuSCs)与APCs的共分化条件（接种比例7:3），显著提升脂滴生成效率并缩短分化时间。利用3D打印技术构建的CCM产品在挥发性风味物质方面与传统肉类高度相似，为高安全性、高风味品质CCM的工业化生产提供理论支持。

　　

随着全球肉类消费需求的持续增长，传统畜牧业面临日益严峻的环境压力和食品安全挑战。在这一背景下，细胞培养肉（Cell Cultured Meat, CCM）作为一种颠覆性的肉类替代品技术应运而生。它通过体外培养动物细胞并诱导分化为肌肉蛋白和脂肪等成分，最终经食品加工制成肉类产品。然而，当前CCM的发展仍面临两大核心瓶颈：一是风味与传统肉类存在显著差距，影响消费者接受度；二是生产过程中使用的某些诱导剂存在食品安全隐患。特别是脂肪前体细胞（Adipose Precursor Cells, APCs）的分化通常需要依赖胰岛素、罗格列酮等存在潜在风险的化合物，这严重制约了CCM的市场化进程。

针对这些挑战，广东药科大学食品科学学院郑艳艳等人在《Journal of Future Foods》发表的最新研究，通过系统性优化APCs分化培养基组成和肌肉干细胞（Muscle Stem Cells, MuSCs）与APCs的共分化条件，成功开发出兼具高安全性和优良风味的CCM生产工艺。该研究创新性地采用食品级大豆油和L-抗坏血酸-2-磷酸酯（Asc-2P）等安全成分替代传统诱导剂，不仅显著提升了APCs的脂滴生成效率，还将分化时间从常规的10天缩短至6-8天。更突破性的是，研究人员通过优化细胞接种比例（7:3）和血清含量（2%），首次实现了MuSCs与APCs的同步高效分化，解决了两种细胞因分化时间不匹配而需分别诱导的技术难题。

在关键技术方法方面，研究团队首先从仔猪腿部肌肉和皮下脂肪组织中分离获得MuSCs和APcs原代细胞，采用荧光激活细胞分选技术进行纯化。通过实时荧光定量PCR（RT-qPCR）和蛋白质印迹（Western Blot）等技术评估细胞分化相关基因（PPARγ、Plin1、FABP4等）和蛋白表达。利用油红染色和免疫组化技术观察脂滴形成和肌管分化情况，最后将共分化的细胞与海藻酸钠、大豆蛋白混合制成生物墨水，通过双喷头3D打印机构建具有五花肉纹理的CCM产品，并采用电子鼻技术分析其挥发性风味成分。

研究结果部分，在APCs分化培养基优化方面，研究发现添加大豆油和Asc-2P的改良培养基能促使APcs在诱导第2天即形成零星脂滴，第6天产生大量脂滴，分化效率显著优于传统培养基。基因和蛋白表达分析显示，Plin1和FABP4等脂滴形成标志物的表达水平均显著上调（P<0.05）。在共分化条件优化实验中，当MuSCs与APcs接种比例为7:3时，细胞在改良共分化培养基中培养4天后可同时观察到良好融合的肌管和大量清晰脂滴。虽然共培养条件下肌管形成较纤细，但成功实现了两种细胞的同步分化。3D打印与风味评价结果表明，含有共分化细胞的生物墨水可精确打印出具有五花肉纹理结构的CCM产品。电子鼻分析显示，CCM产品在烷烃、醇类和脂肪族化合物等挥发性风味物质方面与传统肉类高度相似，其中APcs分化产生的脂滴对风味形成贡献最大（主成分2贡献度12.385%）。

该研究的创新性在于首次将食品级诱导剂应用于APcs分化，建立了高效安全的细胞共分化体系，并通过3D打印技术成功实现了风味与结构兼具的CCM产品制备。研究成果不仅为CCM的工业化生产提供了重要的技术参数和理论依据，更重要的是为解决CCM风味模拟和安全性问题开辟了新途径。随着这项技术的进一步完善和推广，未来我们有望在餐桌上见到与传统肉类无异、但更安全可持续的细胞培养肉产品，这将对全球食品供应链转型和可持续发展产生深远影响。